Les physiciens créent un fluide de “masse négative” Physique

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Une équipe internationale de physiciens des États-Unis, du Japon et de la Chine a créé un fluide à masse négative, qui est exactement ce qu’il semble être. Un article décrivant cette recherche est publié par la revue Physical Review Letters.

Khamehchi et al ont créé un fluide avec une masse effective négative. Crédit image : Gerhard Boegner.

Khamehchi et al ont créé un fluide avec une masse effective négative. Crédit image : Gerhard Boegner.

Hypothétiquement, la matière peut avoir une masse négative dans le même sens qu’une charge électrique peut être soit négative soit positive.

Les gens pensent rarement en ces termes, et notre monde quotidien ne voit que les aspects positifs de la deuxième loi du mouvement d’Isaac Newton, selon laquelle une force est égale à la masse d’un objet multipliée par son accélération.

En d’autres termes, si vous poussez un objet, il accélérera dans la direction où vous le poussez. La masse accélère dans la direction de la force.

“C’est ce que font la plupart des choses auxquelles nous sommes habitués. Avec une masse négative, si vous poussez quelque chose, il accélère vers vous”, explique le coauteur principal, le Dr Michael McNeil Forbes, physicien à l’Université d’État de Washington à Pullman et à l’Université de Washington à Seattle.

Le Dr Forbes et ses co-auteurs, de l’Université d’État de Washington, de l’Université d’études supérieures OIST au Japon et de l’Université de Shanghai en Chine, ont créé les conditions d’une masse négative en refroidissant des atomes de rubidium jusqu’au zéro absolu (moins 459,67 degrés Fahrenheit ou moins 273,15 degrés Celsius), créant ainsi ce que l’on appelle un condensat de Bose-Einstein.

Dans cet état de la matière, les particules se déplacent extrêmement lentement et, selon les principes de la mécanique quantique, se comportent comme des ondes.

Elles se synchronisent également et se déplacent à l’unisson comme ce que l’on appelle un superfluide, qui s’écoule sans perdre d’énergie.

L’équipe a créé ces conditions en utilisant des lasers pour ralentir les particules, les rendant plus froides, et en permettant aux particules chaudes à haute énergie de s’échapper comme de la vapeur, refroidissant davantage le matériau.

Les lasers ont piégé les atomes comme s’ils étaient dans un bol mesurant moins de cent microns de diamètre.

A ce stade, le superfluide de rubidium a une masse régulière.

En brisant le bol, le rubidium se précipite vers l’extérieur, se dilatant au fur et à mesure que le rubidium du centre pousse vers l’extérieur.

Pour créer une masse négative, le Dr. Forbes et ses collègues ont appliqué une deuxième série de lasers qui ont fait bouger les atomes d’avant en arrière et ont changé la façon dont ils tournent.

Maintenant, lorsque le rubidium s’échappe assez rapidement, il se comporte comme s’il avait une masse négative.

“Une fois que vous poussez, il accélère en arrière. C’est comme si le rubidium se heurtait à un mur invisible”, a déclaré le Dr Forbes.

“Le phénomène est rarement créé dans des conditions de laboratoire et peut être utilisé pour explorer certains des concepts les plus difficiles du cosmos”, a-t-il ajouté.

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